时间交织ADC失配校正方法及时间交织ADC与流程

本技术涉及集成电路设计，特别涉及时间交织模数转换器(time-interleaved analog-to-digital converter tiadc)，具体而言，涉及时间交织adc失配校正方法及时间交织adc。

背景技术：

1、高速模数转换器，是集成电路设计中最具设计挑战和设计难度的模块之一，通常采用时间交织(time-interleaved)结构来提高转换速度、降低功耗和实现复杂度，其基本原理是使用m个采样率为fs/m的通道子adc按均匀时钟相位交替工作，各个子adc输出数据使用mux(多路复用器)按工作次序合成，实现采样率为fs的adc功能。

2、在采用时间交织架构的高速adc中，各个通道的失配产生的杂散往往会制约adc的性能。尤其是时钟偏移失配和带宽失配产生的杂散，其幅度正比于工作频率，所以在高频应用中可能会成为瓶颈。

3、目前有很多关于交织误差校正的研究。偏置和增益误差比较容易处理，且由于跟频率无关，一般不会成为瓶颈。而时钟偏移和带宽失配的校正难度较高，尤其是后者，在高频大带宽下的校正方法研究还很少。

4、图1中示意的是对两通道时间交织adc的时钟偏移失配的校正，但该框架同样适用于带宽失配的校正。和表示两通道的时钟，理想情况下应该差二分之一个周期，以达到交织的目的。由于两通道的时钟以及adc的频率响应都可能出现失配，最后合成一路输出时就会出现由失配导致的交织杂散。

5、带宽失配在频域表现为各个通道的频率响应不一致。以两通道时间交织adc为例，现有校正技术是先将两个通道的数据通过二倍插值模块(图1中的2↑)上插到整个adc的采样率fs上，然后分别经过一个滤波器模块(图1中f1、f2，其中通道2需要先经过一个延时模块z-1)，可以补偿每个通道的频率响应，从而消除通道间带宽失配，达到改善输出性能的目的。

6、对于m通道时间交织adc，只需要将图1中每通道的时钟信号换成相继fs/m的m个时钟，并把插值模块从2↑变为m↑就可以实现。

7、上述现有技术的时间交织adc失配校正方法，能够在一定程度上校正带宽失配和时钟失配，但也存在一些问题。主要是：

8、1.每个滤波器模块补偿的是整个通道的频率响应，对于实际系统，频率响应往往比较复杂，需要滤波器的阶数较高，电路复杂性和设计难度大大提高，器件成本飙升。

9、2.由于adc在高频往往增益会降低，所以为了补偿通道频率响应，频率补偿模块在高频时会推高信号功率。这样如果在高频adc接收到了较大信号，经过这个补偿模块后可能会造成信号溢出。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于，提供一种时间交织adc失配校正方法及时间交织adc，以解决现有技术的滤波器模块阶数较高以及信号溢出风险的问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术具体实施方式的一个方面，提供了一种时间交织adc失配校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

3、a、将输入信号输入时间交织adc进行量化处理得到输出信号x[n]，将所述输出信号输入拟合模块，得到拟合信号xg[n]；

4、b、将所述拟合信号xg[n]与adc输出信号x[n]的差作为误差信号xe[n]；

5、c、将所述输出信号x[n]输入m路含有fir滤波器的校正模块进行处理，然后合并m路校正模块的输出信号得到误差估计信号ye[n]；

6、d、根据所述误差估计信号ye[n]和误差信号xe[n]进行计算得到所述滤波器的滤波系数；

7、e、利用所述滤波系数对误差估计信号ye[n]进行调整；

8、f、迭代步骤c至e，直至误差估计信号ye[n]和误差信号xe[n]的差异达到设计要求；

9、g、将达到设计要求的误差估计信号ye[n]和adc输出信号x[n]进行合并，得到经过校正后的最终输出信号y[n]；

10、其中，m为时间交织adc的子adc数量，m为整数，m＞1。

11、在某些实施例中，所述输入信号为正弦信号。

12、在某些实施例中，所述拟合信号为正弦拟合信号，其表达式为：

13、

14、其中，xg[n]为正弦拟合信号，a为正弦信号的幅度，φ是正弦信号的频率，是正弦信号的初始相位，n是数字信号的时间序号。

15、在某些实施例中，定义误差函数为通过nelder-mead搜索算法找到使最小化的a0,φ0，则相应的

16、为了实现上述目的，根据本技术具体实施方式的另一个方面，提供了一种时间交织adc，包括m个子adc，所述m个子adc工作在时间交织模式下，其输出信号为x[n]，其特征在于，还包括拟合模块、减法模块、参数估计模块、fir滤波器和补偿模块串联构成的m个校正模块、合并模块和加法模块；

17、所述拟合模块根据信号x[n]进行拟合，得到拟合信号xg[n]；

18、将所述拟合信号xg[n]与adc输出信号x[n]输入减法模块得到误差信号xe[n]；

19、将信号x[n]输入m个校正模块分别进行处理，最后将m个校正模块输出的信号输入合并模块进行累加，得到误差估计信号ye[n]；

20、将所述误差估计信号ye[n]和误差信号xe[n]输入参数估计模块进行计算得到滤波系数；

21、利用所述滤波系数对误差估计信号ye[n]进行调整，直到误差估计信号ye[n]和误差信号xe[n]的差异达到设计要求；

22、将达到设计要求的误差估计信号ye[n]和adc输出信号x[n]输入加法模块进行合并，得到经过校正后的最终输出信号y[n]；

23、m为时间交织adc的子adc数量，m为整数，m＞1。

24、在某些实施例中，所述输入信号为正弦信号。

25、在某些实施例中，所述拟合信号xg[n]为正弦拟合信号，其表达式为：

26、

27、其中，a为正弦信号的幅度，φ是正弦信号的频率，是正弦信号的初始相位，n是数字信号的时间序号。

28、在某些实施例中，定义误差函数为通过nelder-mead搜索算法找到使最小化的a0，φ0，则相应的

29、根据本技术技术方案及其在某些示例性实施例中进一步改进的技术方案，本技术具有如下有益效果：

30、本技术的技术方案，利用时间交织adc输出信号以及拟合信号，计算出一组滤波系数，利用这组滤波系数实时校正adc的输出信号。本技术的技术方案，只需要补偿各个通道频率响应的差别，而非补偿频率响应本身，其滤波器阶数更低，实现方式更简单，大大降低了电路设计复杂性和器件成本。本技术的技术方案可实现宽频带交织性能校正和改善，并且由于补偿的幅度很小，所以避免了信号溢出的风险。特别是采用相对简单的正弦信号作为输入信号进行拟合，得到滤波系数后，对任意输入的信号，都可以通过其得到校正，这就进一步降低了失配校正的难度，使得本技术的失配校正方法具有广泛的适应性。

31、下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。